Эффективные штукатурные растворы с добавкой низкомолекулярного полиэтиленоксида для зимних условий тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.05, кандидат технических наук Пашкевич, Станислав Александрович

• Пашкевич, Станислав Александрович
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Пашкевич, Станислав Александрович

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ

1. НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ РАЗРАБОТКИ

ШТУКАТУРНЫХ РАСТВОРОВ ДЛЯ ЗИМНИХ УСЛОВИЙ

1Л. Твердение цементных систем при пониженной положительной и малой отрицательной температуре

1.2. Влияние противоморозных добавок на процессы твердения цементных систем при пониженной положительной и малой отрицательной температуре

1.3. Анализ проблемы применения противоморозных добавок в штукатурных растворах

1.4. Особенности структурообразования цементных систем, твердеющих при пониженной положительной и малой отрицательной температуре

1.5. Выводы по главе 1. Научная гипотеза

2. МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ. ОБОРУДОВАНИЕ. МАТЕРИАЛЫ

2.1. Методика определения физико-механических свойств штукатурных растворов, твердеющих при пониженной положительной

и малой отрицательной температуре

2.1.1. Методика изготовления образцов

2.1.2. Методика проведения физико-механических испытаний

2.2. Методика проведения натурных испытаний

2.2.1. Приготовление строительного раствора

2.2.2. Производство штукатурных работ

2.2.3. Температурный режим испытаний

2.2.4. Методика проведения физико-механических испытаний

штукатурного слоя

2.3. Методика проведения рентгенофазового анализа

2.4. Методика проведения микроструктурного анализа

2.5. Методика определения поровой структуры

2.6. Материалы

2.6.1. Вяжущее

2.6.2. Заполнитель

2.6.3. Модифицирующие добавки

2.6.4. Низкомолекулярный полиэтиленоксид

2.6.5. Утеплитель

2.7. Экспериментальные составы штукатурных растворов с добавкой

низкомолекулярного полиэтиленоксида

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ШТУКАТУРНЫХ РАСТВОРОВ С

ДОБАВКОЙ НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНОГО ПОЛИЭТИЛЕНОКСИДА

3.1. Физико-механические свойства экспериментальных штукатурных

растворов с добавкой низкомолекулярного полиэтиленоксида

3.2. Оптимизация состава штукатурного раствора с добавкой низкомолекулярного полиэтиленоксида для зимних условий

3.3. Физико-механические свойства эффективного штукатурного раствора с добавкой низкомолекулярного полиэтиленоксида

3.4. Результаты натурных испытаний эффективного штукатурного раствора с добавкой низкомолекулярного полиэтиленоксида

3.5. Выводы по главе 3

4. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ЭФФЕКТИВНЫХ ШТУКАТУРНЫХ РАСТВОРОВ С ДОБАВКОЙ

НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНОГО ПОЛИЭТИЛЕНОКСИДА

4.1. Исследование степени гидратации цемента

4.1.1. Результаты рентгенофазового анализа

4.1.2. Микроструктурный анализ новообразований

4.2. Исследование поровой структуры

4.2.1. Результаты порометрического анализа

4.2.2. Микроструктурный анализ поровой структуры

4.3. Выводы по главе 4

5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ЭФФЕКТИВНЫХ ШТУКАТУРНЫХ РАСТВОРОВ С ДОБАВКОЙ НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНОГО ПОЛИЭТИЛЕНОКСИДА

ДЛЯ ЗИМНИХ УСЛОВИЙ

5.1. Внедрение эффективного штукатурного раствора с добавкой низкомолекулярного полиэтиленоксида для зимних условий

5.2. Экономический эффект применения эффективного штукатурного раствора с добавкой низкомолекулярного полиэтиленоксида для

зимних условий

5.3. Выводы по главе 5

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1. Акт о внедрении методики определения физико-механических свойств штукатурных растворов, твердеющих при пониженной положительной и малой отрицательной температуре. Приложение 2,3 Технологический регламент на приготовление и применение эффективного штукатурного раствора с добавкой низкомолекулярного полиэтиленоксида для зимних условий. Приложение 4,5. Акт о внедрении эффективного штукатурного раствора с добавкой низкомолекулярного полиэтиленоксида.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Эффективные штукатурные растворы с добавкой низкомолекулярного полиэтиленоксида для зимних условий»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы.

Обеспечение высокого уровня качества фасадных работ с применением штукатурных растворов ограничивает их применение в зимних условиях, ввиду риска замерзания свежеуложенного раствора. Использование противоморозных добавок электролитов в составах штукатурных растворов приводит к возникновению и развитию процессов высолообразования на поверхности фасада.

Решение вопроса создания эффективных штукатурных растворов для производства фасадных работ в зимний период может быть осуществлено путем введения в них добавки низкомолекулярного полиэтиленоксида, с низкой температурой замерзания водных растворов и отсутствием процессов высолообразования.

Работа выполнена в соответствии с Государственным контрактом на выполнение научно-исследовательских работ №16.552.11.7025 от 29 апреля 2011 года по теме: «Проведение центром коллективного пользования научным оборудованием «ГР ЦКП МГСУ» поисковых научно-исследовательских работ в области энергосбережения и энергоэффективности зданий и сооружений».

Цель и задачи работы.

Целью диссертационной работы является получение эффективных штукатурных растворов с добавкой низкомолекулярного полиэтиленоксида для зимних условий с высокими эксплуатационными характеристиками.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Обосновать возможность применения низкомолекулярного полиэтиленоксида в качестве противоморозной добавки для штукатурных растворов.

2. Исследовать влияние низкомолекулярного полиэтиленоксида на физико-механических свойства штукатурных растворов, твердеющих при пониженной положительной и отрицательной температуре.

3. Исследовать влияние низкомолекулярного полиэтиленоксида на процессы гидратации и структурообразования цементного камня штукатурных растворов, твердеющих при пониженной положительной и отрицательной температуре.

4. Получить составы эффективных штукатурных растворов с добавкой низкомолекулярного полиэтиленоксида для зимних условий.

5. Разработать рекомендации по применению эффективных штукатурных растворов с добавкой низкомолекулярного полиэтиленоксида при пониженной положительной и отрицательной температуре.

6. Провести опытное внедрение полученных эффективных штукатурных растворов с добавкой низкомолекулярного полиэтиленоксида и оценить технико-экономический эффект внедрения.

Научная новизна.

1. Обоснована возможность получения эффективных штукатурных растворов с добавкой низкомолекулярного полиэтиленоксида для зимних условий за счет снижения температуры замерзания жидкой фазы и создания условий гидратации портландцемента при пониженной положительной и малой отрицательной температуре, с образованием плотной структуры цементной матрицы, обеспечивающей высокие эксплуатационные характеристики растворов.

2. Получены многофакторные математические зависимости физико-механических свойств штукатурных растворов от температуры твердения и молекулярной массы низкомолекулярного полиэтиленоксида для оптимизации его дозировки в составе штукатурных растворов.

3. Методами рентгенофазового и микроструктурного анализа установлено,

что введение в состав штукатурного раствора низкомолекулярного

6

полиэтиленоксида обеспечивает высокую гидратационную активность трехкальциевого силиката.

4. Методами электронной микроскопии и эталонной порометрии установлено, что введение в состав штукатурного раствора низкомолекулярного полиэтиленоксида способствует формированию плотной поровой структуры.

Практическая значимость.

1. Разработаны составы эффективных штукатурных растворов с добавкой низкомолекулярного полиэтиленоксида для применения при температуре (+5...-10)°С, со следующими характеристиками: средняя плотность 1460 кг/м3, сроки сохранения подвижности 40... 50 мин., марка по морозостойкости F75, предел прочности сцепления с утеплителем не ниже 0,1 МПа, предел прочности на растяжение при изгибе не ниже 3,5 МПа, предел прочности при сжатии не ниже 9,5 МПа.

2. Разработан технологический регламент на приготовление и применение эффективного штукатурного растворов с добавкой низкомолекулярного полиэтиленоксида в зимних условиях.

3. Разработана методика определения физико-механических свойств штукатурных растворов, твердеющих при пониженной положительной и отрицательной температуре.

4. Разработана методика проведения натурных испытаний штукатурных растворов, твердеющих при пониженной положительной и отрицательной температуре.

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на следующих научно-практических конференциях:

1. Всероссийская конференция «III Академические чтения «Актуальные вопросы строительной физики», посвященные памяти академика Г.Л. Осипова» (г. Москва, НИИСФ РААСН, 5-7 июля 2011 г.).

2. Международная конференция «ВаШгмх-2011» (г. Владимир, 16-18 августа 2011 г.).

3. Международная конференция «Российские дни сухих строительных смесей - 2011» (г. Москва, ФГБОУ ВПО «МГСУ», 28-29 ноября 2011 г.).

4. На заседании кафедры «Строительство ядерных установок» (г. Москва, ФГБОУ ВПО «МГСУ», 13 марта 2012 г.).

Внедрение результатов исследований.

На основании исследований был разработан технологический регламент на приготовление и применение эффективного штукатурного растворов с добавкой низкомолекулярного полиэтиленоксида в зимних условиях.

Полученный эффективный штукатурный раствор с добавкой низкомолекулярного полиэтиленоксида был использован при устройстве базового штукатурного слоя в составе системы фасадной теплоизоляции композиционной с наружными штукатурными слоями на объектах:

1. 1 -я Градская больница, расположенном по адресу: г.Москва, Ленинский проспект 8, корп.8, в период с 10.01.2012 г. по 13.01.2012 г. Объем внедрения составил 35 м2. Экономический эффект от внедрения составил более 50 тысяч рублей.

2. Жилой дом (5 этажей), расположенном по адресу: Московская область, Клинский район, городское поселение Клин, г.Клин, ул. Ленинградское шоссе д.52/1 в период с 16.01.2012 г. по 20.01.2012 г.

Объем внедрения составил 135 м2. Экономический эффект от внедрения составил более 200 ООО рублей.

Объем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, общих выводов, списка использованной литературы, включающего 103 наименования, и 6 приложений. Работа изложена на 161 странице текста, иллюстрирована 64 рисунками, имеет 64 таблицы и 27 графиков.

1. НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ РАЗРАБОТКИ ШТУКАТУРНЫХ РАСТВОРОВ ДЛЯ ЗИМНИХ УСЛОВИЙ

1.1. Твердение цементных систем при пониженной положительной и малой отрицательной температуре

Удлинение цикла строительных работ на переходные периоды (зима-весна и осень-зима), необходимость проведения работ в зимний период обусловили востребованность цементных растворов и бетонов и технологий строительных работ, относящихся к зимнему бетонированию. Особые условия формирования бетона на морозе связаны с замерзанием воды, как химического компонента реагирующей системы, а также с замедлением гидратации и твердения цемента. Практические приемы (методы) зимнего бетонирования связаны с сохранением в твердеющем бетоне воды в жидком состоянии. Условно эти приемы можно разделить на физические и химические. Физические сводятся к сохранению положительных температур в бетоне за счет его прогрева [1-4, 53], химические основаны на снижении температуры замерзания воды при растворении в ней противоморозных добавок [5].

Имеющийся опыт зимнего бетонирования не может быть в полной мере

использован для разработки составов и условий применения штукатурных

растворов в зимний период. Большинство штукатурных растворов содержат

редиспергируемые полимерные порошки (РПП), которые в комбинации с

вяжущими материалами дают возможность производить готовые сухие

строительные смеси. Простота приготовления такого раствора позволяет

избежать случайных ошибок при замешивании и упрощает использование

материалов [6,7,8-10]. Однако, в случае снижения температуры наружного

воздуха до +5°С, коалесценция частиц латекса и пленкообразование

замедляется, а при дальнейшем снижении температуры наружного воздуха

практически прекращается. Кроме полимерных дисперсий (нерастворимых в

10

воде полимерных частиц), в состав штукатурных растворов часто входят водорастворимые полимеры (например, эфиры целлюлозы), которые также оказывают влияние на процессы гидратации и формировании структуры твердеющего раствора, и при низких температурах могут существенно замедлить процесс твердения и набора прочности.

Особенностью применения штукатурных растворов является технология их нанесения в виде тонкого слоя на массивную строительную конструкцию, поверхность которой может иметь отрицательную температуру. Так как масса наносимого материала мала по сравнению с массой конструкции, и покрытие достаточно быстро приобретает температуру строительного основания, развитие экзотермических процессов при гидратации цемента в этих условиях не может существенно повысить

температуру смеси.

Как правило, штукатурные растворы относятся к цементно-полимерным

композициям, имеющих отличный от классических цементных систем

механизм твердения. Всестороннее исследование механизма твердения

цемента в присутствии дисперсионных полимерных порошков осуществлено

И. Охамой [11], Р. Цюрбриггеном и П. Дильгером [9], H.E.Schwiehe,

H.Wagner [13-15] и др. По мнению этих авторов, цементные составляющие

гидратируются быстрее, чем появляется полимерная пленка. Тем не менее,

их взаимное влияние существенно. Это влияние состоит в торможении

процессов гидратации безводных цементных минералов за счет их

экранирования полимерными пленками, такими стабилизаторами, как

поверхностно-активные вещества (ПАВ), освобождающимися при слиянии

редиспергированных полимерных частиц, а также обычно присутствующим в

системе в качестве защитного коллоида поливиниловым спиртом (ПВС). В

свою очередь, цементные минералы, химически связывая воду,

обезвоживают полимерную дисперсию изнутри, создавая необходимые

условия для сближения и последующего слияния полимерных частиц во

фрагменты пленок. По данным [27], значащим фактором для

И

пленкообразования является воздействие на полимерную частицу солей, переходящих в раствор из растворимых компонентов цемента при затворении цемента водой. В раствор переходят ионы Са2+, К+, Ыа+, ОН-, Б042-, безусловно влияющие на коагуляционную устойчивость полимерных частиц, которые обычно специально дополнительно стабилизируют для обеспечения их устойчивости в этих системах. Поскольку процессы отвердевания цементно-полимерных систем регулируются химическими реакциями, происходящими в системе, то температура протекания реакций является существенным фактором воздействия на них, а снижение температуры по известным химическим законам обязательно вызовет их замедление, и чем ниже температура твердения, тем это замедление сильнее-вплоть до практически полной остановки процесса.

В цементных системах, не содержащих противоморозных добавок и

замороженных сразу (в первые часы) после изготовления, большая часть

воды переходит в лед при температуре от минус 2°С до минус 5°С. В

данном температурном интервале происходит замерзание воды в порах

радиусом более 0,1 мкм. При падении температуры ниже минус 10°С

количество замерзшей воды увеличивается незначительно (замерзание имеет

место в порах, диаметр которых не превышает 0,1 мкм). У затвердевшего

цемента незамерзающая вода находится в порах, образующихся вследствие

химической усадки (контракции) и в С8Н- геле, и только при снижении

температуры до минус 40°С замерзает вода, находящаяся в контракционных

порах (примерно 0,05 мкм), а затем (ниже минус 60°С) — сорбционная вода,

находящаяся в микропорах. Основными факторами, определяющими

замерзание воды в твердеющих цементных системах, являются степень

гидратации цемента (до замерзания) и значение водоцементного отношения

В/Ц [16]. Степень гидратации цемента до замерзания напрямую зависит от

времени выдержки растворной смеси до ее замораживания. Применительно к

штукатурным растворам выдержка смеси до ее замерзания не превышает

живучести смеси, которая обычно находится в пределах 3 часов. При этом

12

временем охлаждения смеси до отрицательных температур после ее нанесения можно в большинстве случаев пренебречь из-за малой толщины слоя наносимой смеси. Таким образом, замораживанию подвергается растворная смесь сразу после ее приготовления или (условно) в течение 1-3 часов после приготовления. Если в последующем температура становится положительной, гидратация возобновляется. Для того, чтобы в твердеющем на морозе цементе сохранилась вода, необходимая для его хотя бы небольшой гидратации, должна успеть сформироваться микроструктура, содержащая воду, не замерзающую при 0°С, то есть коагуляционная структура [17], содержащая определенное количество гелевых и контракционных пор. Такая структура создается в период от момента затворения цементной смеси водой до ее охлаждения на низкотемпературной подложке. Та вода, которая до ее превращения в лед успевает накопиться в микроструктурах гидратирующегося цемента (кроме связанной химически), и становится резервом для продолжения гидратации цемента при отрицательных температурах. Остальная вода, заполняющая межзерновое пространство, превращается в лед и остается вне реакции гидратации. Отсюда следует, что способность цемента гидратироваться на морозе зависит прежде всего от его активности (способности к гидратообразованию), которая определяется фазово-минералогическим составом, тонкостью помола, видом и содержанием добавок [18].

Гидратация цемента в присутствии противоморозных добавок,

обеспечивающих в системе существование жидкой фазы при отрицательных

температурах, существенно осложняется вследствие изменения физико-

химических свойств самой воды из-за растворения в ней солей-электролитов,

из-за влияния добавок на растворимость цементных минералов и продуктов

их гидратации, а также из-за изменения коллоидно-химических свойств

цементных частиц. Процессы осложняются также физико-химическим

взаимодействием добавок с цементными минералами и продуктами их

гидратации, в результате, которого изменяется кинетика схватывания и

13

твердения цементных минералов, в системе же появляются новые химические соединения — продукты взаимодействия цементных фаз и противоморозных добавок. Изменяется микро- и макроструктура цементного камня. Кроме того, добавки, химически не прореагировавшие с твердеющим цементом, в дальнейшем выкристаллизовываются в виде самостоятельных солевых фаз. Противоморозные добавки участвуют в образовании оксисолей и двойных солей гидратов: оксихлоридов, гидрохлоралюминатов, гидрокарбоалюминатов, гидронитриталюминатов, гидроксинитратов кальция [19,20]. При низких температурах основное количество противоморозных добавок связывается в соединения такого типа за первые 3-7 суток гидратации, а к 14 суткам эти реакции завершаются. Состав поровой жидкости при твердении постоянно меняется: растворы концентрируются вследствие химического поглощения воды цементными минералами, однако при кристаллизации двойных солей концентрация электролитов в воде снижается. Вновь высвобождается вода, необходимая для гидратации цемента. Кроме прямого (физико-химического) снижения температуры замерзания воды, противоморозные добавки приводят к перераспределению пор цементного камня в сторону образования микропористой структуры, в которой физико-химически связанная вода замерзает, как уже указывалось выше, при температурах ниже 0°С. Таким образом, цементная часть рассматриваемой цементно-полимерной системы при отрицательных температурах в присутствии противоморозных добавок образует цементный камень. Свойства этого камня отличаются от свойств цементного камня, затвердевшего в отсутствие противоморозных добавок. Тем не менее, его прочность, морозостойкость, коррозионная стойкость и деформативные свойства вполне приемлемы для использования цементных систем с противоморозными добавками при изготовлении строительных изделий и конструкций, для различных областей применения [27].

Вторым ингредиентом штукатурных растворов является водная

дисперсия органического полимера. Наиболее часто применяют сухие

14

дисперсии полимеров (сополимеров винилацетата с этиленом, лауреатом, а также сополимеров стирола и акрилата), способные при затворении водой очень быстро образовывать водные дисперсии [12], которые при отверждении раствора создают «резиновые мостики» в его порах и на границе с основой, надежно склеивая наполнители и повышая сцепление с органической или неорганической основой [6]. Эти водные системы при замерзании воды радикальным образом изменяют как свои свойства, так и свойства всей цементно-полимерной системы. Очевидно, что при затворении сухой смеси водой (при положительных температурах) образуется полимерная дисперсия [21], а при нанесении растворной смеси на низкотемпературную подложку температура полимерной дисперсии падает до 0°С и ниже. При этом требуют оценки, по крайней мере, два свойства полимерной дисперсии: ее коагуляционная (агрегативная) устойчивость и способность к коалесценции полимерных частиц и последующему

пленкообразованию.

Согласно [40], у поверхности латексных частиц образуются гидратные

прослойки, не замерзающие при падении температуры ниже 0°С.

Эффективная толщина этих прослоек имеет порядок 100 нм и зависит от

степени насыщения адсорбционных слоев (то есть плотности заполнения

поверхности латексной частицы стабилизирующим ПАВ), присутствия в

системе защитных коллоидов, температуры и содержания электролитов в

латексе. Именно эти гидратные прослойки обуславливают

неэлектростатический фактор стабилизации — структурное отталкивание.

Агрегация и последующая коагуляция латекса происходит при температурах

более низких, чем криогидратные точки растворов электролитов, то есть

после полного замерзания свободной водной фазы. При замораживании

латекса электролит выполняет двоякую дестабилизирующую роль, снижая

электростатический барьер коагуляции, а также ослабляя структурное

отталкивание: при введении электролита в латекс количество незамерзающей

(гидратной) воды в нем снижается. Таким образом, превращенный в водную

15

дисперсию РПП в составе цементной растворной смеси и в присутствии сильных электролитов — противоморозных добавок (неорганических растворимых солей) — имеет многие предпосылки для его агрегирования и коагуляции. Повышение коагуляционной устойчивости, по мнению [27], латексов при замораживании может быть достигнуто путем их модифицирования добавками глицерина, которые образуют ассоциаты с ПАВ- стабилизаторами латексных частиц, в результате чего возрастает агрегативная устойчивость латексов при действии отрицательных температур. Для штукатурных растворов такой подход неприменим из-за нецелесообразности введения в сухую смесь жидкости. Отсутствие коагуляции при отрицательных температурах является первым необходимым (но недостаточным) условием дальнейшего слияния латексных частиц и пленкообразования. Вторым условием образования полимерных пленок из латексных частиц является присутствие жидкой фазы, которая является средой для их слияния (коалесценции). Нужно полагать, что после замерзания воды коалесценция станет маловероятной. Однако, если замерзания в присутствии противоморозных добавок не произойдет, жидкая фаза (водный раствор) будет находиться при отрицательной температуре, и процессы коалесценции частиц замедлятся. Кроме того, такие процессы возможны только при условии, если полимерная водная дисперсия находится при температуре, не меньшей минимальной температуры пленкообразования (МТП) и температуры стеклования (ТС) дисперсии конкретного полимерного состава [22]. Для полимерных дисперсий различного состава МТП может отличаться на десятки градусов.

Вышеприведенные сведения о возможности твердения при отрицательных температурах цементно-полимерных композиций, к которым относятся штукатурные растворы на основе портландцемента, являются лишь общим методологическим подходом для понимания этого процесса.

По мнению [27], условная схема твердения таких смесей при

отрицательных температурах может состоять из следующих этапов:

16

• Этап первый - до затворения водой исходная сухая смесь представляет собой смесь портландцемента (размер частиц 0-80 мкм), заполнителей (размер частиц 0,16-5 мм), РПП (размер частиц 50-250 мкм), сухих противоморозных добавок (размер частиц 0,1-1 мм).

• Этап второй — затворение сухой смеси водой. Сухая смесь предварительно выдерживается при положительных температурах и затворяется теплой водой. При затворении сухой смеси частицы цемента и заполнителя смачиваются водой и затем образуют первичную грубую дисперсию. Происходит тепловыделение при смачивании цемента водой (теплота сорбции) [23]. Начинается процесс растворения противоморозных добавок и редиспергация РПП в воде затворения [24], а также процесс коллоидации цемента, обусловленный начальной его гидратацией [17].

• Этап третий - перемешивание растворной смеси осуществляется через 5 минут после затворения. При этом заканчивается растворение противоморозных добавок и завершается диспергация РПП, то есть образуется полимерная дисперсия, состоящая из дисперсионной среды в виде раствора электролитов и редиспергированных полимерных частиц, характеризующихся средним размером 0,01-0,5 мкм. Оформляется структура полимерных частиц, включающая их поверхностную стабилизацию и образование гидратной оболочки. На этом этапе важной характеристикой полимерной дисперсии является ее коагуляционная устойчивость к сильным электролитам — противоморозным добавкам. Образовавшаяся полимерная дисперсия находится в межчастичном пространстве интенсивно гидратирующегося цемента [25, 26].

• Этап четвертый — выдерживание растворной смеси до использования.

Растворная смесь до ее нанесения на конструкцию некоторое время (в

пределах живучести смеси) выдерживается при положительных

температурах. При этом желательно выбирать такие противоморозные

17

добавки, которые мало влияют на сроки схватывания цемента. В этот период ускоряется гидратация цемента, и из цементного геля и полимерной дисперсии формируется начальная легкоподвижная коагуляционная структура. Формирующиеся на поверхности цементных минералов гидратные фазы образуют гелевые структуры, характеризующиеся присутствием сорбированной (гелевой) воды. Степень гидратации цемента на этой стадии не превышает 2%. Чем дольше этот этап, тем больше в системе образуется незамерзающей

впоследствии воды.

• Этап пятый — нанесение растворной смеси (которая предварительно вновь перемешивается) на конструкцию, имеющую отрицательную температуру. Учитывая ограниченность опыта применения сухих смесей при отрицательных температурах, а также характер общих условий выполнения отделочных работ, вряд ли целесообразно планировать применение смесей при температурах ниже -10°С. Минимальная температура растворной смеси в момент ее нанесения должна быть на 20° - 30°С выше температуры основания. Очевидно, что рабочая поверхность должна быть освобожденной от льда и сухой. При нанесении должны сохраняться технологические характеристики растворной смеси. Прежде всего это пластичность (подвижность) и водоудерживающие свойства. Обезвоживание растворной смеси за счет гидратации цемента и частичного отсоса воды подложкой создают начальные условия для слияния полимерных частиц и образования фрагментов полимерной пленки. Поскольку растворная смесь на этом этапе пока еще находится при положительных температурах, гидратационные процессы в ней продолжаются с обычной скоростью. На этой стадии проявляются адгезионные свойства полимерной части растворной смеси и цементного геля.

• Этап шестой — формирование покрытия. Ввиду малой толщины слоя покрытие довольно быстро остывает до температуры основания. При этом все процессы гидратации и структурообразования замедляются. Тем не менее, через определенное время растворная смесь схватывается, но не замерзает и начинает медленно твердеть. При отрицательных температурах в присутствии жидкой фазы наряду с гидратацией цемента за счет дальнейшего обезвоживания системы продолжается также слияние полимерных частиц и пленкообразование. В результате этих процессов формируется композиционная цементно-полимерная структура. Раствор должен достичь некоторой критической прочности — только после этого возможно его замораживание при температурах ниже проектной [27].

1.2. Влияние противоморозных добавок на процессы твердения цементных систем при пониженной положительной и малой отрицательной температуре

Основной целью введения в состав цементных систем противоморозных

добавок является сохранение оптимального количества воды в жидкой фазе,

необходимого для гидратации цемента [51-58].

Большой вклад в разработку теории и практики использования

противоморозных добавок в строительстве внесен учеными В.И.

Соломатовым [28], Ю.М. Баженовым [29], H.A. Мощанским, И.К.

Касимовым, В.Г. Батраковым [30, 31], В.Б. Ратиновым и Т.И. Розенбергом

[32] и др. Достижения отечественной науки в области использования

модифицирующих добавок в строительстве признается зарубежными

учеными B.C. Рамачандраном [33], И. Охамой [34], М. Коллапарди [35] и др.

Однако, имеющиеся противоморозные добавки, как правило,

предназначены для улучшения показателей бетонных конструкций,

возводимых в холодное время года [36,37]. Сведения об использовании их в

19

качестве добавок для штукатурных растворов, как отмечалось выше,

ограничены и противоречивы.

Выбор противоморозных добавок обусловлен их значительным влиянием на процессы гидратации и твердения цементных систем [38].

С учетом областей применения противоморозные добавки можно

разделить на две группы [49]:

1. Вещества, понижающие температуру замерзания жидкой фазы цементных систем и являющиеся ускорителями или замедлителями схватывания и твердения цементных материалов. К ним относятся сильные электролиты (нитрит натрия и хлорид натрия), слабые электролиты, а также неэлектролиты, вещества органического происхождения. Например, многоатомные спирты и карбамид.

2. Добавки, способствующие сильному ускорению процессов схватывания и твердения цементных систем и обладающие хорошими антифризными свойствами. К ним относятся добавки на основе хлорида кальция и натрия, поташ, смеси нитрата и нитрита кальция с хлоридом кальция и мочевиной и некоторые другие [40].

В отдельных случаях могут использоваться вещества со слабыми антифризными свойствами, но относящиеся к сильным ускорителям схватывания и твердения, одновременно вызывающие сильное тепловыделение на ранней стадии твердения цементных растворов. К таким добавкам относятся, например, оксид и гидрооксид алюминия [41].

В последнее время на рынке химических добавок появились комплексные противоморозные смеси, в состав которых наряду с противоморозными компонентами входят пластифицирующие и суперпластифицирующие добавки (лигнопан В-4, криопласт СП 15-1, СП 152, П-20, П25-1 и др.). Следует отметить, что большинство новых добавок рекомендуется к применению в качестве противоморозных в период приготовления, транспортирования и укладки бетонных смесей, в то время

как применение штукатурных растворов подразумевает приобретение

20

раствором необходимых свойств непосредственно после затворения водой сухой смеси [42], исключая какие-либо дополнительные процессы модификации, с сохранением требуемой реологии строительного раствора, которая напрямую связана с его структурой, определяемой процессами схватывания и твердения в результате гидратации вяжущего [43-45]. Негативным фактором применения комплексных добавок на основе электролитов и пластификаторов является то, что при повышенных дозировках добавок пластифицирующие компоненты практически не понижающие температуру замерзания раствора вследствие высокой молекулярной массы и низкой моляльности раствора при малых дозировках и значительно замедляют процессы гидратации и твердения цементных систем на морозе. При этом электролиты, присутствующие в комплексной смеси в малом количестве, не могут обеспечить достаточно высокий темп твердения в условиях низкой отрицательной температуры.

Вследствие подобной несбалансированности дозировок компонентов добавок в составе комплексной смеси может происходить замораживание раствора в состоянии низкой прочности, что негативно отражается на свойствах строительного раствора, кинетике последующего твердения и долговечности.

Применение химических добавок в технологии производства растворов и бетонов, твердеющих на морозе, представляет собой один из наиболее широко распространенных методов обеспечения безобогревного твердения цементных систем при отрицательных температурах, поскольку модификаторы различных классов позволяют не только изменять температуру замерзания жидкой фазы, но и направленно воздействовать на формирование структуры и прочности растворов и бетонов.

Введение электролитов в раствор приводит к изменению условий

образования льда: ионы искажают льдоподобную структуру и затрудняют

процесс ее фазового превращения [51]. С ростом концентрации электролита

в воде требуется увеличивать переохлаждение раствора, чтобы обеспечить

21

возможность протекания энергетически затруднительного процесса выкристаллизовывания льда. Некоторые растворимые в воде низкомолекулярные органические соединения и слабые электролиты также снижают возможность льдообразования из переохлажденных растворов.

Основной целью при введении в строительные растворы электролитов в больших дозировках является сохранение оптимального количества воды в жидкой фазе цементных смесей, необходимого для гидратации цемента. Считается, что процессы льдообразования в цементных составах с добавками проходят одновременно со структурообразованием. Поскольку практически все противоморозные добавки применяются в концентрации меньшей равновесной, при охлаждении цементной системы ниже температуры замерзания водного раствора введенной добавки в нем начинается льдообразование, протекающее совместно с формированием собственной структуры материала [46]. Благодаря этому обстоятельству, а также вследствие образования ослабленной структуры льда в присутствии добавок, в цементной системе не происходит заметных деструктивных явлений, отражающихся на его прочности.

1.3. Анализ проблемы применения противоморозных добавок в

штукатурных растворах

Изначально все существующие противоморозные добавки

разрабатывались исключительно для их применения в бетонных смесях. И,

несмотря на тот факт, что и бетонная смесь и сухие строительные смеси на

цементном вяжущем подпадают под одно определение - «цементная

система», применение существующих противоморозных добавок конкретно в

штукатурных растворах не регламентировано, что документально

подтверждается отсутствием нормативного документа, нормирующего

применение противоморозных добавок в составах сухих строительных

смесей. Кроме этого, следует отметить, что штукатурные растворы по своей

22

природе являются гораздо более сложными, с точки зрения химического состава, системами, чем бетоны, что накладывает определенные ограничения в применении противоморозных добавок - изменяя химический состав воды затворения, они изменяют и растворимость всех входящих в состав цементно-полимерной смеси компонентов, что может негативно сказаться на физико-механических характеристиках затвердевшего раствора. Помимо этого, все противоморозные добавки были разработаны применительно к бетонным смесям, и их применение в штукатурных растворах носит исключительно теоретический характер.

На сегодняшний день, располагая лишь теоретическими данными о поведении многокомпонентных цементных систем, к которым относятся штукатурные растворы, в России и мире был проведен ряд независимых исследований с целью определения и понимания природы гидратации и твердения штукатурных растворов при пониженной положительной и отрицательной температуре в присутствии противоморозных добавок. Как правило, в роли противоморозных компонентов выступали хорошо известные и зарекомендовавшие себя в производстве бетонных работ соли кальция и натрия.

Одним из таких исследований стало определение пригодности к применению нитрата кальция и формиата кальция в клеевых растворах, предназначенных для производства фасадных работ [47]. Состав клеевого раствора приведен в таблице 1.3.1.

Таблица 1.3.1 - Состав клеевого раствора.

№ п.п. Компонент Содержание, %

1 Портландцемент ПЦ 400 - Д20 35

2 Песок (с максимальным размером зерна до 0.63 мм) 72.8

3 Редиспергируемый полимерный порошок Утпараэ 8034Н 2

4 Водорастворимый эфир целлюлозы Ту1озе 60000 0.2

Нитрат кальция и формиат кальция в дозировке 1% и 2% вводились в растворную смесь с водой затворения с температурой не ниже 15°С. Затем, после нанесения на основание, выдерживалось 2-4 часа, только после этого образцы помещались в морозильную камеру с заданной температурой минус 5°С. Такой порядок проведения испытаний объяснялся тем, что для реализации своего модифицирующего эффекта противоморозными добавками требуется некоторое время выдержки образцов при нормальной температуре.

Испытание образцов в возрасте 14 суток производилось спустя 3 суток после извлечения из морозильной камеры. Результаты адгезионной прочности клеевого состава с бетонным основанием в возрасте 14 суток приведены в таблице 1.3.2.

Таблица 1.3.2 - Адгезионная прочность клеевого раствора с бетонным основанием в возрасте 14 суток.

Формиат кальция Нитрат кальция

1% 2% 1% 2%

0.3885 МПа 0.399 МПа 0.336 МПа 0.357 МПа

Однако, приближаясь к естественным условиям проведения фасадных работ в зимний период, подобная методика может оказаться полностью неработоспособной, так как не были учтены 2 ключевых момента, предъявляющие требования к регламенту производства [96]:

1. Нанесение клеевого раствора должно производиться на охлажденное основание (поддержание же положительной температуры строительного основания в течение определенное время представляется крайне нецелесообразным, ввиду дополнительных трудовых и энергетических затрат)

2. Клеевой раствор, нанесенный на охлажденное основание, непосредственно после нанесения подвергается замораживанию.

В ходе проведенного исследования, ни одно из этих условий не было выполнено.

Масштабные исследования, направленные на определение

эффективности применения противоморозных добавок в цементно-полимерных системах, на примере базового штукатурного раствора [48]. В таблице 1.3.3 приведен состав использованного в данной работе базового штукатурного раствора.

Таблица 1.3.3 - Состав базового штукатурного раствора.

№ п.п. Компонент Содержание, %

1 Портландцемент ПЦ 500 - ДО 30

2 Песок кварцевый Мк = 1,98 64.8

3 Редиспергируемый полимерный порошок 5

4 Водорастворимый эфир целлюлозы \Уа1осе1 40000 РБУ 0.2

В качестве редиспергируемых полимерных порошков использовались полимеры УтпараБ. Основные характеристики полимеров представлены в таблице 1.3.4.

Таблица 1.3.4. Характеристики полимеров УтпараБ.

№ п.п. РПП Полимерная основа Xпленко-образовани я,°С 1 стеклования, °С Свойства полимерной пленки

1 IX4040 N УАс/Е 0 -15 Высокоэластичная

2 5044 N УАс/Е 0 -7 Эластичная

3 7210 N УАс/Е/ММ А 4-6 16-20 Жесткая

4 8031 Н УС/Е/УЬ 0 1-5 Гибкая

В качестве противоморозных добавок использовался карбамид СО(ЫН2)г (СВ) , ацетат натрия СНзСООМА фА) и поташ КлСОз (РС), которые вводились в состав цементно-полимерной композиции в количестве 1% от массы цемента.

Регламент проведения испытания предполагал твердение образцов по

следующим режимам:

1. Контрольный: выдерживание в течение 7 суток при температуре (20±2)°С и относительной влажности 50%;

2. Замерзание: сразу после формования образцов хранение в течение 1 суток при температуре минус 10°С и относительной влажности 80%, а затем 6 суток при температуре (20±2)°С и относительной влажности 50%.

Изменение максимальной нагрузки Бта* образцов, твердевших при нормальных условиях (режим 1) и с замораживанием свгжеуложенного раствора (режим 2) представлено на графиках 1.3.1... 1.3.3.

N р ЧЕ Э« N я и. "210 ■ 8П31 Н

5т--г-—--

4

'Лгтая аск$£«5 С8 5А РС

График 1.3.1 - Влияние противоморозных добавок на максимальную нагрузку Ртах при твердении в нормальных условиях (режим 1).

|п lL^QIONii Я£ЯК4№ви_72Ю ■ 8031~н"

5 т---

4

3

Z

Without additives С8 SA PC

График 1.3.2 - Влияние противоморозных добавок на максимальную нагрузку Fmax при замораживании свежеуложенного раствора с последующим твердением при нормальных условиях (режим 2).

По результатам проведенного исследования было установлено, что замерзание свежеуложенного раствора с последующим твердением при нормальных условиях приводит к уменьшению прочностных характеристик цементо-полимерного композита. Однако введение в состав цементо-полимерной композиции противоморозных добавок несколько снижает негативный эффект от твердения образцов по данному режим)'.

Так, например, композит на основе полимера RE 5044 N без противоморозных добавок снижает свою прочность на 70%, тогда как с добавками карбамида, ацетата натрия и поташа - на 62%, 42% и 58% соответственно. Для большинства применяемых полимеров минимальное падение прочности наблюдается при использовании в качестве противоморозных добавок ацетата натрия CHsCOONa и поташа ЮСОз.

График 1.3.3 - Влияние противоморозных добавок на изменение максимальной нагрузки Ртах (% относительно нормальных условий) при

твердении по режиму 2. На графиках 1.3.4... 1.3.6 представлено влияние противоморозных добавок на деформативные характеристики цементно-полимерного композита.

аи-дйаомдЗЕацлма!—таз иэоз1 н|

'Л' СЬоие аоа гкез СБ ЗА РС

|а Ц--*0*0 N0 ЯЕ 5»К*В1_1.7Д13 И 8021 Н |

График 1.3.4 - Влияние противоморозных добавок на максимальную

деформацию образца Вшах при твердении в нормальных условиях.

28

График 1.3.5 - Влияние противоморозных добавок на максимальную деформацию образца Вшах при замораживании свежеуложенного раствора с последующим твердением при нормальных условиях (режим 2).

Было установлено, что при твердении в нормальных условиях противоморозные добавки немного увеличивают деформативные характеристики материала, что указывает на формирование в присутствии данных добавок полимерных пленок с плотной структурой, оказывающих хорошее армирующее действие в композите.

При твердении образцов по режиму 2 установлено, что в присутствии добавки карбамида максимальная деформация образцов даже несколько увеличивается по сравнению с образцом, не содержащим противоморозных добавок, что, с учетом падения прочности, можно объяснить формированием менее прочных и рыхлых полимерных пленок. Однако добавки ацетата натрия и особенно поташа приводят к заметному снижению максимальной деформации образцов, что указывает на формировании более благоприятной структуры цементо-полимерного композита.

а но«Е5Ь44м аитгюоеоз! 1

График 1.3.6 - Влияние противоморозных добавок на изменение максимальной деформации Вшах (% относительно нормальных условий) при

твердении по режиму 2.

Данное явление можно объяснить как снижением температуры замерзания жидкой фазы при твердении цементно-полимерной композиции и, соответственно, снижением минимальной температуры пленкообразования полимера, так и ускорением процесса гидратации цемента в присутствии данных добавок.

Итак, в подведении итогов данного исследования было установлено, что замерзание свежеуложенного базового штукатурного слоя приводит к резкому падению его прочностных свойств и увеличению деформативных характеристик при последующем твердении. Данное явление связано с образованием рыхлых, непрочных полимерных пленок в структуре композиционного материала. Для улучшения свойств базового штукатурного слоя, подвергающегося риску замерзания, в его состав рекомендуется вводить противоморозные добавки, снижающие температуру замерзания жидкой фазы, ускоряющие процесс гидратации цемента и улучшающие

процесс пленкообразования полимера.

30

Однако, несмотря на достаточно позитивные результаты проведенного исследования не был учтен тот факт, что использованные противоморозные добавки представляют собой соли металлов, а ,значит, способны ухудшить структуру, долговечность и некоторые особые свойства затвердевшего раствора [49], помимо этого, противоморозные добавки на основе солей металлов имеют склонность к высолообразованию, что может негативно сказаться на эстетике при эксплуатации законченного объекта строительства. Это обстоятельство, без сомнения, налагает определенные ограничения применения данных противоморозных добавок в цементно-полимерных системах тонкого слоя, а в особенности фасадных материалов. И тем не менее, проведенная работа имеет большое теоретическое значение, является хорошей стартовой площадкой в дальнейшем исследовании вопроса о модификации цементно-полимерных систем добавками с целью повышения их физико-механических свойств в условиях раннего замораживания.

Подобные исследования проводились и за рубежом. Учеными Frank Verano, Liang Zhang, Tomas Lucki, Yevgeny Makhov и Andrey Zhuravlev была изучена зависимость ключевых параметров затвердевшего при отрицательных температурах в присутствии противоморозной добавки строительного раствора, предназначенного для монтажа систем фасадной теплоизоляции композиционных с наружными штукатурными слоями (СФТК) от типа полимера, введенного в состав смеси [50]. В качестве противоморозного компонента выступил формиат натрия. В качестве редиспергируемых полимерных порошков использовались полимеры Elotex. Основные характеристики полимеров представлены в таблице 1.3.5.

№ п.п. Редиспергируемый полимерный порошок Полимерная основа Минимальная температура пленкообразования, °С

1 БХ2300 EVA 0

2 БХ2320 EVA -5

3 БХ2322 EVA -5

4 БХ2330 (БМ117Р) EVA -6

5 РХ4300 (БМ2072) Vac/VV/Ac 13

6 МР2080 EVA 8

7 ЬГО4500 (1ЛЭМ2080) VAc/VV/Ac 1

8 РЬЕХ8310 (1ЛЭМ7974) Pure Acrylic -30

По предварительным результатам проведенного исследования было установлено, что введение в состав сухой строительной смеси формиата натрия уже само по себе вызывает ухудшение сцепления раствора с основанием (адгезионной прочности). Адгезионная прочность такого раствора, твердевшего при нормальных условиях - температура +23°С и относительная влажность 50% сопоставима с адгезионной прочностью контрольного состава (без добавления формиата натрия), затвердевшего при температуре +5°С.

Регламент проведения эксперимента предполагал выдерживание свежеуложенного раствора в течение 7 суток при температуре +5°С, и 7 суток при нормальных условиях (температура +23°С и относительная влажность 50%). Результаты исследования прочности сцепления образцов с основанием (адгезионной прочности) представлены на графике 1.3.7.

ETICS Adiesive strength

1.50

яH-—,—--I I

14d. 23°C without 14d. 23°C 14d.5»C 14d.5°C /14d.23°C 14d.-10°C 14d.-10°C/14d.23C°

freezing additive

[iFX2320DDM11P¥DM20721AP2001 _

График 1.3.7 - Адгезионная прочность образцов, МПа.

Параллельно с этими данными, были получены данные о величинах предела прочности при сжатии (график 1.3.8) и растяжении при изгибе (график 1.3.9).

40.00

30.00

20.00

10.00

0.00

HSP Compressive strength

Заключение диссертации по теме «Строительные материалы и изделия», Пашкевич, Станислав Александрович

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Обоснована возможность получения эффективных штукатурных растворов с добавкой низкомолекулярного полиэтиленоксида для зимних условий за счет снижения температуры замерзания жидкой фазы и создания условий гидратации портландцемента при пониженной положительной и малой отрицательной температуре, с образованием плотной структуры цементной матрицы, обеспечивающей высокие эксплуатационные характеристики растворов.

2. Разработана методика определения физико-механических свойств штукатурных растворов, твердеющих при пониженной положительной и малой отрицательной температуре.

3. Экспериментально подтвержден противоморозный эффект НП в штукатурных растворах, твердеющих при температуре (+5. -10)°С.

4. Установлено влияние молекулярной массы НП на твердение штукатурных растворов при температуре (+5.-10)°С. При повышении молекулярной массы НП, при равной дозировке, наблюдается увеличение всех прочностных показателей.

5. Установлено, что максимальный противоморозный эффект достигается при дозировке НП 5% по массе сухой смеси.

6. Получены многофакторные математические зависимости физико-механических свойств штукатурных растворов от температуры твердения и молекулярной массы НП для оптимизации его дозировки в составе штукатурных растворов. Установлено, что при твердении при температуре

5.-10)°С, оптимальным является введение в состав штукатурного раствора НП 6000 в дозировке 1,2% по массе сухой смеси.

7. Получен состав эффективного штукатурного раствора с добавкой НП 6000 для зимних условий со следующими характеристиками: средняя плотность раствора 1462 кг/м3, подвижность Пк=9.10 см., сроки сохранения подвижности 40.50 мин., адгезионная прочность в возрасте 28 суток составила ОД5.0,24 МПа, предел прочности на растяжение при изгибе в возрасте 28 суток-3,5.4,5 МПа, при сжатии 9,5. 10,5 МПа.

8. Разработана методика проведения натурных испытаний штукатурных растворов, твердеющих при пониженной положительной и малой отрицательной температуре.

9. Установлена возможность применения эффективного штукатурного раствора с добавкой НП 6000 в реальных условиях. Среднее значение адгезионной прочности штукатурного слоя к утеплителю по завершению натурных испытаний составило 0,12 МПа. Характер отрыва - по телу утеплителя. Установлена высокая сопротивляемость штукатурного слоя различным ударным воздействиям: при ударе бойка 012 мм. и стального шара с энергией удара 3 Дж.

10. Методом рентгенофазового анализа установлено, что концентрация непрореагировшей фазы С38 у проб штукатурного раствора без НП увеличивается на 15,4% при снижении температуры твердения до 5°С и на

24,4% при снижении температуры твердения до -10°С соответственно.

Концентрация непрореагировшей фазы С38 у проб эффективного штукатурного раствора с добавкой НП 6000 увеличивается на 9% при снижении температуры твердения до 5°С и на 10% при снижении температуры твердения до -10°С, то есть практически в 2 раза ниже, чем у аналогичных показателей проб штукатурного состава без НП. При твердении в нормальных условиях выявлено снижение концентрации непрореагировшей фазы С38 у пробы эффективного штукатурного раствора с добавкой НП 6000 на 5%, по сравнению с пробой штукатурного раствора без

149

НП 6000, что свидетельствует о незначительном ускорении процесса гидратации данной фазы в присутствии НП 6000.

11. По данным микроструктурного анализа установлено, что при твердении штукатурных растворов без НП при температуре (+5.-10)°С уменьшается количество новообразований на поверхности цементных зерен, вследствие незавершенности процессов гидратации, вызванными изменениями состава жидкой фазы, что приводит к сокращению количества продуктов гидратации в межзерновом пространстве и контактов между цементными зернами. Наблюдается достаточно неплотная структура цементного камня, с преобладанием крупных пор (до 10 мкм). При твердении эффективных штукатурных растворов с добавкой НП 6000 при температуре (+5.-10)°С наблюдается активный рост новообразований на поверхности цементных зерен с заполнением межзернового пространства продуктами гидратации и формированием плотной структуры цементного камня, с уменьшением размера и объема пор.

12. Методом эталонной порометрии получены интегральные и дифференциальные зависимости радиуса пор от объема. Установлено, что при твердении штукатурных растворов без НП при температуре (+5.-10)°С наблюдаются качественные и количественные изменения в поровой структуре: при твердении при температуре 5°С объем микропор уменьшается на 30%, переходных пор - на 31%, объем макропор увеличивается на 27%; при твердении при температуре -10°С резко увеличивается объем макропор -до 70%, при одновременном значительном снижении объема микро- и переходных пор, на 94% и 55% соответственно. Поровая структура эффективных штукатурных растворов с добавкой НП 6000 практически не претерпевает изменений, при твердении при температуре -10°С отмечено незначительное увеличение объема макропор - до 10%.

13. По данным микроструктурного анализа поровой структуры для штукатурных растворов без НП, твердевших при температуре (5.-10)°С характерно преобладание пор увеличенного радиуса и пустот, вызванных

150 гидравлическим давлением льда на цементную матрицу. Структура штукатурных растворов не плотная, что подтверждается данными порометрического анализа. Введение в состав штукатурного раствора добавки НП 6000 препятствует переходу воды из жидкого агрегатного состояния в твердое, что характеризуется отсутствием пор увеличенного радиуса и пустот. Таким образом, формируется плотная структура эффективного штукатурного раствора с добавкой НП 6000.

14. Разработан и введен в действие технологический регламент на приготовление и применение эффективного штукатурного раствора с НП 6000 в зимних условиях.

15. Осуществлено опытное внедрение разработанного эффективного штукатурного раствора с добавкой НП 6000 для зимних условий на объекте: 1-я Градская больница им. H.H. Пирогова, расположенном по адресу: г. Москва, Ленинский проспект, д.8, корп.8, в период с 10.01.2012 г. по 13.01.2012 г., при среднесуточной температуре -10°С. Объем внедрения составил 35 м2. Экономический эффект от внедрения составил более 50 000 рублей.

16. Осуществлено опытное внедрение разработанного эффективного штукатурного раствора с добавкой НП 6000 для зимних условий на объекте: жилой дом (5 этажей), расположенном по адресу: Московская область, Клинский район, городское поселение Клин, г.Клин, ул.Ленинградское шоссе д. 52/1 в период с 16.01.2012 г. по 20.01.2012 г., при среднесуточной температуре -10°С. Объем внедрения составил 135 м2. Экономический эффект от внедрения составил более 200 000 рублей.

17. Осуществлено внедрение разработанной методики определения физико-механических свойств штукатурных растворов, твердеющих при пониженной положительной и малой отрицательной температуре в НИР №К.298-11 от 29.04.2011 г. по теме: «Определение физико-механических показателей армировочно-клеевой смеси Weber, therm SI00 Winter». По результатам проведенных работ было получено техническое свидетельство №3589-12 от 03.04.2012 г.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Пашкевич, Станислав Александрович, 2012 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Пособие по электрообогреву бетона монолитных конструкций (к СНиП-Ш-15-76)/НИИЖБ Госстроя СССР.- М.: Стройиздат, 1985.

2. Руководство по электротермообработке бетона/НИИЖБ Госстроя СССР.- М.: Стройиздат, 1974.

3. Руководство по производству бетонных работ в зимних условиях, районах Дальнего Востока, Сибири и Крайнего Севера/ЦНИИОМТП Госстроя СССР.- М.: Стройиздат, 1982.

4. Временные указания по индукционному прогреву железобетонных конструкций (ВСН-22-68).- М.: Техническое управление Главмосстроя, 1969.

5. Ружинский С.И. Противоморозные добавки. - Харьков, 2003.

6. Карапузов Е.К., Лутц Г., Герольд X. Сухие строительные смеси. - К.: Техника, 2000.

7. Безбородов В.А., Белан В.И., Мешков П.И., Нерадовский Е.Г., Петухов С.А. Сухие смеси в современном строительстве. Под редакцией д.т.н. профессора В.И. Белана. - Новосибирск, 1998.

8. Лутц Г. Порошковые полимеры для модификации сухих строительных красок//Лакокрасочные материалы, 1997. №2.

9. Бийтц Р., Линдернау X. Химические добавки для улучшения качества// Строительные материалы, 1999. №3.

10. Амиш Ф., Рюиз Н. Использование редисперсионных порошков «Шкшта1:» в производстве сухих смесей//Строительные материалы, 2000. №5. С. 8-9.

11. ОЬата1./^егепсе, 1973. (35). - С. 100-104.

12. Цюрбригген, Р., Дильгер П. Дисперсионные полимерные порошки -особенности поведения в сухих строительных смесях//Строительные материалы, 1999. №3. - С. 10-12.

13. Schwiehe H.E., Ludwig V., Aachen G.S. The Influence of Plastics Dicpersions on the Properties of Cement Mortars/ZBetonstein Zeitung, 1969.-1(35). - C.7-16.

14. Wagner, H., Grenlie D.G.//Reference, 1978. (29). - C.821-822.

15. Wagner, H. Polymer Hydraulic Cement, Industrial and Engineering Chemistry//Product Research and Development, 1965. 4(3). - C. 191-196.

16. Ли Ф. M. Химия цемента и бетона. - М.: Госстройиздат, 1961.

17. Ребиндер П. А. Физико-химические представления о механизме схватывания и твердения минеральных вяжущих веществ. Сб. тр. совещания по химии цемента. - М.: Промстройиздат, 1956.

18. Ушеров-Маршак А. В., Циак М., Першина JI. А. Совместимость цементов с химическими и минеральными добавками/ТЦемент и его применение, 2002. № 6. - С. 6-8.

19. Тейлор, X. Химия цемента. Пер. с англ. д-ра хим. наук Бойковой А.И. и проф., д-ра хим. наук Кузнецовой Т.В. - М.: Мир, 1996. - С. 560.

20. Пащенко А.А. Теория цемента. - Киев: Бyдiвeльник, 1991. - С. 168.

21. Oberste-Padtberg R. Sieksmeier J. Factors influencing the open time of building mortars//Dry-mix Mortar Yearbook, 2007.

22. Урецкая E.A. Батяновский Э.И. Сухие строительные смеси: материалы и технологии /Минск: НПООО «Стринко», 2001. - С.208.

23. Цимерманис Л.Б. Термодинамический анализ твердения минерального вяжущего в закрытой системе [Текст] / Цимерманис Л.Б., Штакельберг Д.И.,. Генкин А.Р. Тр. 6 Междунар. конгр. по химии цемента//М.: Стройиздат. 1976.Т. 2.4. 2. - С. 21-25.

24. Сивков С.П. Особенности процессов гидратации цементов в сухих строительных смесях//Строительные материалы, 2008. №2. - С.4-5.

25. Султанбеков Т.К. Современные сухие строительные смеси [Текст] / Султанбеков Т.К. [и др.]. - Алматы: ЦеЛСИМ, 2001. - С. 325.

26. Шмитько Е.И. Химия цемента и вяжущих веществ: учеб. пособие

[Текст] / Шмитько Е.И., Крылова A.B., Шаталова В.В. // Воронеж, гос.

арх.- строит, ун-т. Воронеж. 2005, - С. 164.

27. Корнеев В.И., О гидратации и твердении ССС при отрицательных температурах//5-я международная специализированная конференция BaltiMix «Сухие строительные смеси для XXI века: технологии и бизнес».

28. Соломатов В.И. Полимерцементные бетоны и пластобетоны [Текст]/ Соломатов В.И. - М.: Стройиздат. 1967. - С.183.

29. Баженов Ю.М. Бетонополимеры [Текст] / Баженов Ю.М. - М.: Стройиздат, 1985. - С.472.

30. Батраков В.Г. Модифицированные бетоны [Текст] / Батраков В.Г. -М.: Стройиздат, 1990. - 395 с.

31. Батраков В.Г. Модифицированные бетоны. Теория и практика [Текст] / Батраков В.Г. - М.: Стройиздат, 1998. - 768 с.

32. Ратинов В.Б. Добавки в бетон [Текст] / Ратинов В.Б., Розенберг Т.И./ 2-е изд. - М.: Стройиздат, 1989. -283 с.

33. Рамачандран B.C. Добавки в бетон: Справочное пособие [Текст] / Рамачандран B.C. - М.: Стройиздат, 1988. - С. 38-85.

34. Охама И. Растворы и бетоны, модифицированные полимерами [Текст] / Охама И./Добавки в бетон: справ, пособие - М.: Стройиздат, 1988. -С. 298-381.

35. Коллепарди М. Водопонизители и замедлители схватывания/Добавки в бетон: справ, пособие. - М.: Стройиздат, 1988. - С. 85-182.

36. Корнеев В.М. Сухие строительные смеси на основе портландцемента [Текст]/ Корнеев В.М., Крашенинникова JI.A. // Цемент. - СПб, 1998. № 3. -С. 27-31.

37. Батраков А.Г. Свойства мелкозернистых смесей и бетонов с добавкой суперпластификатора [Текст] / Батраков А.Г. [и др.] // Бетон и железобетон. - М.: 1982. № 3.- С. 22-24.

38. Руководство по применению химических добавок в бетоне/НИИЖБ Госстроя СССР. — М.: Стройиздат, 1980.

39. Невелева Н.И., Шатов А.Н. Противоморозные добавки для бетонов// 1/Б (82) январь 2009. ЭКСПОЗИЦИЯ.

40. Рамачандран В. С., Фельдман Р. Ф., Коллаперде М. [и др.] Добавки в бетон: Справочное пособие. — М.: Стройиздат, 1988.

41. Илясов А. Г., Медведева И. Н., Корнеев В. И. Ускорители схватывания и твердения портландцемента на основе оксидов и гидроксидов алюминия/ЛДемент и его применение, 2005. № 2. - С. 61-63.

42. Захаров В. А. Реология строительных растворов для механизированного нанесения [Текст]/ Захаров В.А., Пустовгар А.П.// Строительные материалы, 2008.№2. - С. 8-9.

43. Шрам Г. Основы практической реологии и реометрии [Текст] / Шрам Г. Пер.с англ. Лавыгина И.А., под ред. В.Г. Куличихина. - М.: КолосС, 2003. -312 с.

44. Gleissle W. Praktische Rheologie der Kunststoffe und Elastomere [Текст]/ Laun H., Pähl M.//VDI-Gesellschaft Kunststoftechnik. Dusseldorf, 1990. -C.219.

45. Potential and limits for the rheological characterization of raw rubber polymers and their compounds [Текст] / Schramm G.//Rubber Division of the American Chemical Society .Las Vegas, Nevada, USA, 1990. - C. 92.

46. Тараканов O.B., Пронина T.B., Логинов P.C., Повышение эффективности применения противоморозных добавок в технологии зимнего бетонирования//Изд. СтройПРОФИль, 2008. №7(69). - С. 43.

47. Аубакирова И.У., Григорьев И.Н., Староверов В.Д. Особенности твердения растворов, изготовленных из сухих строительных смесей, при отрицательных температурах//Изд. Сухие строительные смеси, 2010. №2. - С. 30-32.

48. Сивков С.П., Ружицкая A.B., Глушков A.A. Улучшение свойств цементно-полимерных композиций, твердеющих в экстремальных условиях//Изд. Сухие строительные смеси, 2009. №1. С. 18-20.

49. Бутт Ю.М., Колбасов В.М. Твердение цементов при пониженных температурах и структурообразующую роль водорастворимых добавок к бетону/Второй международ, симпозиум по зимнему бетонированию. - М.: Стройиздат, 1975. Т. 1. - С. 6-17.

50.Sonia Shi. Adhesion of polymer modified mortars on expanded polystyrene at low temperatures//Scientific paper in the Elotex Newsletter Issue, 2006.№3.

51. Добролюбов Г.Г., Ратинов В.Б., Розенберг Т.И. Прогнозирование долговечности бетона с добавками. - М.: Стройиздат, 1983. - С.212.

52. Розенберг Т.И., Брейтман Э.Д., Пименов В.В. [и др.]. Исследование процессов льдообразования в "холодных" бетонах / //Вопросы строительства. Рига: Звайгзне, 1974. Вып.З.

53. Миронов С.А. Теория и методы зимнего бетонирования. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1975.

54. Миронов С.А., Лагойда A.B. Бетоны, твердеющие на морозе. - М.: Стройиздат, 1975.

55. Розенберг Т.И., Мамедов A.A. О влиянии комплексных добавок на процессы гидратации и свойство бетона, замороженного на ранних стадиях твердения/Труды ВНИИСТ. - М.: 1978. - С. 89- 96.

56. Розенберг Т.И. [и др.]. Исследование процессов твердения бетонов с комплексными добавками при температуре ниже 0°С/Труды Международного симпозиума по зимнему бетонированию. - М.: Стройиздат, 1975.-С. 152-162.

57. Саввина Ю.А., Лейтрих В.Э., Серб-Сербина H.H. Процессы твердения и свойства "холодного" бетона// Оргэнергострой. Куйбышев, 1957.

58. Умань H.H., Сватовская Л.Б., Овчинникова В.П. Твердение цементных минералов при пониженных температурах/ЛДемент, 1998. №5-6. -С.26-28.

59. Соломатов В.И., Бредихин В.В. О силах взаимодействия в дисперсной цементной системе // Известия ВУЗов, 1996. №3. - С. 49-52.

60. Иванов Ф.М., Батраков В.Г., Лагойда A.B. Основные направления применения химических добавок к бетону//Бетон и железобетон, 1981.№9. -С.3-4.

61. Кунцевич О.В. Бетоны высокой морозостойкости для сооружений крайнего севера. - Л.: Стройиздат, 1983. - 131с.

62. Пауэре Т.К. Физическая структура портландцементного теста/Химия цементов/под ред. Тейлора X.: пер. с англ. - М.: Стройиздат, 1969. -С.300-319.

63. Иноземцев Г.П., Алимов Ш.С., Ратинов В.Б. Повышение эффективности тепловлажностной обработки бетонов путем введения химических добавок // Бетон и железобетон,1972. №10. - С21-23.

64. Дворкин Л.И., Кизима В.П. Эффективные литые бетоны. - Львов: Вища школа, 1986. - 142с.

65. Горчаков Г.И., Орентлихер Л.П., Савин В.И. [и др.]. Состав, структура и свойства цементных бетонов. - М: Стройиздат, 1976. - 145с.

66. Ramachandran V.S., Feldman R.F. and Beaudoin J.J., Concrete Science. -Heyden, London, 1981.-427 c.

67. Глекель Ф.Л., Физико-химические основы применения добавок к минеральным вяжущим. - Ташкент: изд. «Фан», УзССР, 1975. - С.200.

68. Мчедлов-Петросян О.П., Чернявский В.Л. Структурообразование и твердение цементных паст и бетонов при пониженных температурах. К.: Бyдiвeльник, 1974. - 112 с.

69. Ушеров-Маршак A.B., Сопов В.П., Златковский O.A., Физико-химические основы влияния мороза на твердение бетона/ Науково-практичш проблеми сучасного зал1зобстона. Вип.50. - К.: НД1БК, 1999. С. 391-394.

70. Афанасьев Н.Ф., Целуйко М.К. Добавки в бетоны и растворы. - К.: Бущвельник, 1989. - 128 с.

71. Mironov S.A./in 6th ICCC. 1976. Vol.2, Part 1. - C. 182.

fh

72. Mironov S.A., Kourbatova I.I., Ivanova O.S and Vyssotosky S.A./in 7 ICCC, 1980. Vol.2.

73. Murakami K. and Tanaka H./in 5th ISCC. 1969. Vol. 2. - C.422.

74. Франтишек Вавржин, Радко Крчма. Химические добавки в строительстве, перевод с чешского Конорова A.B., М.: изд. Литературы по строительству, 1964. - С.288.

75. Дымент О.Н., Казанский К.С., Мирошников A.M. Гликоли и другие производные окиси этилена и пропилена. - М.: «Химия», 1976. - 376 с.

76. Sezerat А., Ann. Pharm. - France, 1955. v.13. - C.516-520.

77. Анжеле П.Г., Молекулярная хроматография. - M.: «Наука», 1964. -С.64-68.

78. Badinand A., Bouchere A., Bull. Soc. chim. - France, 1967. №8/9, - С. 1021-1024.

79. Подмазова C.A. Бетоны и строительные растворы на минеральной основе // Экспресс-информация. Строительство и архитектура. Строительные материалы и конструкции, 1999.

80. Зоткин А.Г. Микронаполняющий эффект минеральных добавок в бетоне // Бетон и железобетон, 1994.№ 3.

81. Баженов Ю.М. Способы определения состава бетона различных видов. М.: Стройиздат, 1975. - 272 с.

82. Баженов Ю.М., Миронов С.А. Проблемы технологии бетона/Труды VU Всесоюзной конференции по бетону и железобетону. - М.: Стройиздат, 1972. -С.37-47.

83. Батраков В.Г. Модифицированные бетоны. Теория и практика [Текст] / Батраков В.Г. - М.: Стройиздат, 1998. - 324 с.

84. Горчаков Г.И., Ориентлихер Л.П., Савин В.И. [и др.]. Состав, структура и свойства цементных бетонов. - М.: Стройиздат, 1976. -145 с.

85. Горчаков Г.И., Хигерович М.И., Иванов О.М. [и др.]. Вяжущие вещества, бетоны и изделия из них. - М.: Высшая школа, 1976. - 295 с.

86. Горчаков Г.И. Специальные строительные материалы для теплоэнергетического строительства. - М.: Стройиздат, 1972. - 304 с.

87. Скрамтаев Б.Г., Попов H.A., Герливанов H.A., Мудров Г.Г. Строительные материалы. - М.: Госстройиздат, 1950. - 608 с.

88. Казанский М.Ф., Луцык Р.В., Казанский В.М. Сборник «Тепло- и массообмен в дисперсных системах». - Минск, изд. «Наука и техника», 1965.

89. Морозова JI.B. Исследование способов прогнозирования морозостойкости бетонов с учетом характеристик их строения/автореферат дисс.канд.тех.наук//Днепропетровск, 1982. - С.20.

90. Голунов С.А., Пустовгар А.П., Пашкевич С.А., Дудяков Е.В. Оценка эффективности современных композиционных фасадных систем с тонкими штукатурными слоями и утеплителем из минеральной ваты// Изд. «Стройматериалы». Научно-технический журнал «Строительные материалы», 2010. № 11.

91. Пашкевич С.А., Пустовгар А.П., Голунов С.А. Методы испытаний штукатурных фасадных покрытий, твердеющих при отрицательных температурах//Научно-технический журнал Вестник МГСУ, 2011. №3. Т.2.

92. ГОСТ Р 54359-2011 «Составы клеевые, базовые штукатурные, выравнивающие шпаклевочные на цементном вяжущем для фасадных теплоизоляционных композиционных систем с наружными штукатурными слоями. Технические условия». Введен в действие 01-01-2012 г.

93. ГОСТ 310.4-81 «Цементы. Методы определение предела прочности при изгибе и сжатии». Утвержден и введен в действие

Постановлением Государственного комитета СССР по делам строительства от 21.08.81 г. №151.

94. ГОСТ 31356-2007 «Смеси сухие строительные на цементном вяжущем. Методы испытаний» [Текст].- Введен 01-01-2009 г. -М.: Межгосударственная научно-техническая комиссия по стандартизации, техническому нормированию и сертификации в строительстве (МНТКС), 2008.

95. ETAG 004 «External thermal insulation composite systems with rendering». European Organisation for Technical Approvals, 2000.

96. Пашкевич C.A., Пустовгар А.П., Голунов C.A., Адамцевич А.О. Применение противоморозных добавок в базовых штукатурных составах систем фасадной скрепленной теплоизоляции// Изд. «Стройматериалы». Научно-технический журнал «Строительные материалы», 2010. №8.

97. Vitalij К. Pecharsky, Peter Y. Zavalij. Fundamentals of powder diflracrion and structural characterization of materials //Kluwer Academic Publishers, 2003.

98. Ковба JIM., Трунов B.K. Рентгенофазовый анализ//МГУ, 1976.

99. Гайдадин А.Н., Ефремова С.А. Использование метода композиционнго планирования эксперимента для описания технологических процессов. ВолгГТУ. -Волгоград, 2008.

100. Дерффель К. Статистика в аналитической химии. - М.: изд. «Мир», 1994.

101. Адлер Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий/Ю.П.Адлер и др. - М.: Наука, 1976. - 280 с.

102. Нормантович А.С., Пашкевич С.А., Пустовгар А.П., Голунов С.А. Сухие строительные смеси для монтажа СФТК при пониженных и отрицательных температурах// Изд. Diymix.info. Российский ежегодник ССС 2012. Мюнхен, 2011.

103. Пашкевич С.А. Исследование формирования поровой структуры цементных систем, твердеющих при пониженных и отрицательных температурах/А.0. Адамцевич, А.П. Пустовгар, С.А. Голунов, Н.Н. Шишияну// Вестник МГСУ. - 2012. - № 3.